有統(tǒng)計顯示,城市污染氣體的排放中,汽車已占了70%以上,世界各國都在尋找汽車代用燃料。由于石油短缺日益嚴重,人們漸漸認識到開發(fā)新型汽車的重要性,即需要降低對石油的依賴,減少廢氣的排放,于是電動汽車近年來發(fā)展很快。超級電容器功率密度大,充放電時間短,大電流充放電特性好,壽命長,低溫特性優(yōu)于蓄電池,這些優(yōu)異的性能使它在電動車上有很好的應用前景,下面我們來簡單的介紹一下超級電容器。
超級電容器特點
超級電容器(super capacitor)又叫電化學電容器、雙電層電容器,是一種新型的電容器,它的出現使得電容器的極限容量驟然上升了3一4個數量級,達到了1護F/g級以上的大容量。它不同于傳統(tǒng)意義上的電容器,它類似于充電電池,但比傳統(tǒng)的充電電池(鎳氫電池和銼離子電池)具有更高的比功率和更長的循環(huán)壽命,其比功率可達到1 kW/kg數量級以上,循環(huán)壽命在萬次以上(使用年限超過5年)。
超級電容器作用
由于電動汽車頻繁啟動和停車,使得蓄電池的放電過程變化很大。在正常行駛時,電動汽車從蓄電池中吸取的平均功率相當低,而加速和爬坡時的峰值功率又相當高,一輛高性能的電動汽車的峰值功率與平均功率之比可達到16:1。事實上,電動汽車行駛中,用于加速和爬坡時所消耗的能量占到總能耗的2/3。在現有電池技術條件下,必須在蓄電池比能量和比功率以及比功率和循環(huán)壽命之間做出平衡,而難以在一套能源系統(tǒng)上同時追求高比能量、高比功率和長壽命。為了解決電動汽車續(xù)駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾,可以考慮采用兩套能源系統(tǒng),其中由主能源提供最佳的續(xù)駛里程,而由輔助能源系統(tǒng)在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統(tǒng)的能量可以直接取自主能源,也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能。選用超級電容器作輔助能源已引起廣泛關注,日本的本田和馬自達公司已生產出了以超級電容器作輔助能源的混合動力燃料電池汽車。
大功率的超級電容器對于電動汽車的啟動、加速和上坡行駛具有極其重要的意義,超級電容器極低的比能量使得它不可能單獨用作電動汽車能量源,但作為輔助能量使用具有顯著優(yōu)點。在汽車啟動和爬坡時快速提供大電流及大功率電流,在正常行駛時由主動力源快速充電,在剎車時快速存儲發(fā)電機產生的大電流,這可減少電動汽車對蓄電池大電流充電的限制,大大延長蓄電池的使用壽命,提高電動汽車的實用性,對于燃料電池電動汽車的啟動更是不可少的。若超級電容器的容量能進一步提高,可望取代電池使用。鑒于電化學超級電容器的重要性,各工業(yè)發(fā)達國家都給予了高度重視,成為國家重點戰(zhàn)略研究和開發(fā)項目。如1996年歐共體制定了電動汽車超級電容器的發(fā)展計劃(Development of Super一capacitor for Electric vehicle ) ,美國能源部(包括美國軍方)也制定了相應的發(fā)展超級電容器的研究計劃,開發(fā)目標是要達到1500 W/kg的比功率,循環(huán)使用壽命在10000次以上。
超級電容器在電動汽車中的作用與蓄電池類似。用超級電容器代替電動汽車中蓄電池的汽車較少。本田FCX燃料電池汽車為使用超級電容器的一個實例。。超級電容器僅在啟動的瞬間扮演汽車驅動系統(tǒng)主要動力源的角色,而在其他條件下充當的是輔助動力源的角色。可見在低速和啟動時,超級電容器